KR101318381B1 - 전자기파 흡수 풍력 터빈 블레이드 - Google Patents

전자기파 흡수 풍력 터빈 블레이드 Download PDF

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Abstract

레이더나 각종 안테나 시스템의 운용 주파수 대역의 입사 전자기파를 흡수 및 소멸함으로써, 신호의 왜곡이나 간섭과 같은 전파장애를 해소할 수 있도록, 전자기파 흡수체인 스페이서(spacer) 역할을 하는 유전층과, 입사되는 상기 전자기파를 반사하는 반사층을 포함하되, 상기 유전층의 최외각 상기 전자기파 입사면에 운용 주파수 대역에서 상기 풍력 터빈 블레이드의 특성 임피던스가 공기 중의 자유공간 임피던스와 매칭시키는 주기패턴층을 포함하는 전자기파 흡수 풍력 터빈 블레이드를 제공한다.

Description

전자기파 흡수 풍력 터빈 블레이드{Radar Absorbing Wind Turbine blade}
본 발명은 전자기파 흡수 풍력 터빈 블레이드에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 레이더나 각종 안테나 시스템의 운용 주파수 대역의 입사 전자기파를 흡수 및 소멸함으로써, 신호의 왜곡이나 간섭과 같은 전파장애를 해소할 수 있는 전자기파 흡수 풍력 터빈 블레이드에 관한 것이다.
재생에너지(renewable energy) 분야에서 풍력에너지(wind energy)는 매년 15~40%의 가파른 성장세를 보이고 있다. 최근에는 발전용량이 5MW 이상으로 대형화 및 단지화되고 있는 추세다.
이처럼 풍력에너지(wind energy) 발전 시스템이 대형화 및 단지화됨에 따라 풍력 터빈 블레이드의 다양한 레이더 반사면적(RCS:radar cross section)과 선속도(linear velocity)로 인해 군사용이나 민수용 레이더 또는 안테나 시스템 등 전자기파를 사용하는 주변 인프라의 신호 왜곡 및 간섭에 따른 전파장애가 심각한 문제로 대두되고 있는 실정이다.
이러한 전파장애를 해소하기 위해서는 풍력 터빈 블레이드에서 발생하는 군사용 또는 민수용 레이더나 안테나 시스템의 운용 주파수 대역 입사 전자기파 신호에 대한 반사를 최소화할 수 있는 전자기파 흡수구조(RAS:radar absorbing structure)에 대한 연구의 필요성이 요구된다.
대표적인 전자기파 흡수구조(RAS:radar absorbing structure)로는 섬유강화 복합재료(fiber-reinforced composites)를 이용한 것으로, 거의 377Ω을 갖는 얇은 저항성 피막을 적용한 솔즈베리 스크린 전자기파 흡수구조(Salisbury screen RAS)와 유전성 및 자성의 손실재료를 적용한 달렌버크 전자기파 흡수구조(Dallenbach RAS)가 있다.
상기 솔즈베리 스크린 전자기파 흡수구조(Salisbury screen RAS)는 사용된 유전층 재료의 전자기적 물성에 따라 아래 수식 1과 같은 두께를 갖기 때문에 두꺼우며, 전자기파 흡수대역이 협대역인 단점이 있다.
Figure 112012002527384-pat00001
상기 달렌버크 전자기파 흡수구조(Dallenbach RAS)는 나노입자 크기인 손실재료의 분산과 첨가량에 따른 전자기적 물성 조절이 어렵고, 풍력 터빈 블레이드의 수지충전공정(RTM:resin transfer moulding)으로 제작이 어려운 단점이 있다.
본 발명은 위와 같은 문제점에 착안하여 이루어진 것으로, 레이더나 각종 안테나 시스템의 운용 주파수 대역의 입사 전자기파를 흡수 및 소멸함으로써, 신호의 왜곡이나 간섭과 같은 전파장애를 해소할 수 있는 전자기파 흡수 풍력 터빈 블레이드를 제공하기 위한 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 공진형 흡수체의 유전층 두께를 줄이며, 전자기파의 흡수성능 및 대역 폭을 향상시키는 것은 물론, 스크린 프린팅 및 수지충전공정(RTM:resin transfer moulding)을 통해 전자기파 신호의 반사를 줄일 수 있는 전자기파 흡수 풍력 터빈 블레이드를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 제안하는 전자기파 흡수 풍력 터빈 블레이드는 전자기파 흡수체인 스페이서(spacer) 역할을 하는 유전층과, 입사되는 상기 전자기파를 반사하는 반사층을 포함하는 것으로, 상기 유전층의 최외각 상기 전자기파 입사면에 운용 주파수 대역에서 상기 풍력 터빈 블레이드의 특성 임피던스가 공기 중의 자유공간 임피던스와 매칭시키는 주기패턴층을 포함하여 상기 운용 주파수 대역에서 전자기파의 반사 신호를 줄이는 것을 특징으로 한다.
상기 주기패턴층은 상기 전자기파의 운용 주파수 대역에 따라 재료의 전기전도도와 패턴의 형상이나 크기 및 간격을 조절할 수 있는 형태로, 경화된 유리섬유 및 에폭시 복합재료 시트에 스크린 프린팅 등 다양한 방법으로 실시할 수 있다.
상기 주기패턴층은 전도성 고분자를 기반으로 하는 전도성 재료로 이루어지고, 상기 전도성 재료의 전기전도도에 따라 저항값이 조절되는 형태로 실시할 수 있다.
상기 반사층의 이면에는 폼코어나 유리섬유 매트로 된 코어층을 형성하고, 상기 코어층 이면에는 유리섬유 복합재 직물로 된 바닥층을 형성한 복합구조로도 실시가능하다.
본 발명의 실시예에 따른 전자기파 흡수 풍력 터빈 블레이드에 의하면, 레이더 반사면적과 도플러 효과, 클러터 등의 반사 전자기파 신호에 의해 발생하는 레이더 시스템의 신호 왜곡이나 간섭 등으로 인한 전파장애를 최소화시키는 기술적 효과를 얻는다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 전자기파 흡수 풍력 터빈 블레이드에 의하면, 어떤 형태에 관계없이 스크린 프린팅이나 수지충전(RTM:resin transfer moulding)이 결합된 공정을 통해 간편하게 제조하는 것이 가능하다.
나아가, 본 발명의 실시예에 따른 전자기파 흡수 풍력 터빈 블레이드에 의하면, 유전층과 코어층 간에 반사층을 삽입, 형성함으로써, 유전층의 두께가 일정하기 때문에 동일한 주기패턴층을 일괄 적용할 수 있어 설계 및 제작상의 편의성이 향상된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자기파 흡수 풍력 터빈 블레이드에 적용된 전자기파 흡수구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자기파 흡수 풍력 터빈 블레이드에 적용된 전자기파 흡수형태 및 흡수영역을 전자기장 해석 프로그램을 통해 해석한 결과를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전자기파 흡수 풍력 터빈 블레이드에 적용된 주기패턴층의 단위격자에 대한 배열 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전자기파 흡수 풍력 터빈 블레이드에 적용된 주기패턴층의 단위격자에 대한 다양한 실시형태를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자기파 흡수 풍력 터빈 블레이드를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자기파 흡수 풍력 터빈 블레이드의 주기패턴층을 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자기파 흡수 풍력 터빈 블레이드에 적용된 주기패턴층의 전자기파 흡수특성을 도시한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자기파 흡수 풍력 터빈 블레이드의 단면을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자기파 흡수 풍력 터빈 블레이드의 단면을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자기파 흡수 풍력 터빈 블레이드에 적용된 주기패턴층의 제작을 위한 스크린 프린팅 공정을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자기파 흡수 풍력 터빈 블레이드의 제작 공정을 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자기파 흡수 풍력 터빈 블레이드의 모노스태틱 레이더(monostatic radar)에 의한 레이더 반사면적을 도시한 그래프이다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 전자기파 흡수 풍력 터빈 블레이드에 대한 기술구성을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 전자기파 흡수 풍력 터빈 블레이드에 적용된 주기구조 즉, 전자기파 흡수구조(RAS:radar absorbing structure)에 대해 살펴본다.
도 1에서처럼 상기 전자기파 흡수구조(RAS:radar absorbing structure)는 유전층(10)으로만 구성된 단일 구조로, 상기 유전층(10)의 한쪽 면에는 반사층(20)이 구성되고, 다른 쪽 면상에는 주기패턴층(30)이 구성된다.
상기 유전층(10)과 반사층(20)은 각각 유리섬유 복합재료와 탄소섬유 복합재료로 형성되고, 상기 주기패턴층(30)은 저항성 및 전도성 재료로 형성된다.
여기서, 상기 전자파 흡수구조(RAS:radar absorbing structure)의 전자기파 흡수특성은 상기 주기패턴층(30)과 유전층(10)의 조절을 통해 다양한 목표 주파수 대역에서 구현하는 것이 가능하게 된다.
도 2에서 나타낸 바와 마찬가지로 상기 전자기파 흡수구조(RAS:radar absorbing structure)는 상기 주기패턴층(30)과 유전층(10)의 조절을 통해 등가 입력 임피던스(equivalent input impedance)를 자유공간 임피던스와 매칭 되도록 하여 입사 전자기파의 반사를 최소화한다.
그리고, 유도되는 전류에 의한 상기 주기패턴층(30)의 저항손실(ohmicloss)과 반사되는 상기 전자기파 신호들은 상쇄간섭(destructive interference)을 통해 입사되는 전자기파를 흡수 및 소멸하게 된다.
상기 전자기파 흡수구조(RAS:radar absorbing structure)의 입력 임피던스(ZRAS)는 다음 수학식 2와 같이 표현된다.
Figure 112012002527384-pat00002
즉, 상기 주기패턴층(30)의 임피던스(ZPPS)와 상기 유전층(10)의 임피던스(ZGDS) 간의 병렬결합 형태로 표현된다.
이때, 상기 주기패턴층(30)의 임피던스(ZPPS)는 저항(R)과 인덕턴스(L) 및 커패시턴스(C)의 함수로 표현되고, 반사층(20)과 맞대어진 상기 유전층(10)의 임피던스(ZGDS)는 인덕턴스(L) 및 커패시턴스(C)의 함수로 표현된다.
상기 전자기파 흡수구조(RAS:radar absorbing structure)의 입력 임피던스(ZRAS)는 상기 전자기파가 진행하는 공기 중의 자유공간 임피던스(377Ω)와 매칭 되면, 매칭된 주파수 대역에서 공진이 일어나면서 공진 주파수를 중심으로 일정 대역의 전자기파는 흡수되거나 소멸된다.
다음 수학식 3과 수학식 4을 참조하면, 상기 전자기파 흡수구조(RAS:radar absorbing structure)의 입력 임피던스(ZRAS)를 결정하는 요인이 저항(R) 값과 인덕턴스(L) 값, 커패시턴스(C) 값임을 알 수 있다.
Figure 112012002527384-pat00003
Figure 112012002527384-pat00004
본 발명의 실시예에 따른 풍력 터빈 블레이드는 상기와 같은 전자기파 흡수구조(RAS:radar absorbing structure)를 적용, 형성한 것으로, 전자기파 흡수체의 스페이서(spacer) 역할을 하는 유전층(10)과, 입사되는 상기 전자기파를 반사하는 반사층(20)을 포함하여 이루어진다.
앞서 설명한 바와 마찬가지로, 상기 주기패턴층(30)은 소정의 운용 주파수 대역에서 상기 풍력 터빈 블레이드의 특성 임피던스가 공기 중의 자유공간 임피던스와 매칭시켜 상기 운용 주파수 대역에서 전자기파의 반사 신호를 줄일 수 있도록 구성된다.
특히, 상기 주기패턴층(30)은 상기 유전층(10)의 최외각 상기 전자기파 입사면에 형성된다.
도 3에서처럼 상기 주기패턴층(30)은 소정의 단위격자(31)가 주기적으로 배열되는 구조로, 상기 단위격자(31)의 배열형태에 따라 패치(patch) 형 내지 개구(aperture) 형으로 구분된다.
이때, 상기 단위격자(31)를 구성하는 패턴은 도 4에서 나타내는 것처럼 다양하게 구성할 수 있다.
상기 주기패턴층(30)은 입사되는 상기 전자기파에 대해 다양한 투과 및 반사 특성을 보이며, 입사각도에 따라서도 특성이 달라질 수 있다. 대표적으로 정사각형과 원형은 둘레 길이의 절반이 입사 전자기파의 파장과 일치하는 주파수 대역에서 공진이 발생하며, 쌍극자 형은 상기 단위격자(31)의 길이가 입사 전자기파의 반파장의 배수인 주파수에서 공진 특성을 보인다. 또한, 사각형과 원형은 입사 각도에 따라 상대적으로 안정적인 공진주파수 특성을 보이며, 쌍극자 형의 경우에는 입사각에 대해 상대적으로 큰 영항을 받는다.
도 1과 같은 상기 전자기파 흡수구조(RAS:radar absorbing structure)의 상기 주기패턴층(30)을 도 3과 같이 구성하는 경우, 저항(R) 값은 상기 주기패턴층(30)의 재료에 따른 전기전도도에 의해 결정되고, 인덕턴스(L) 값과 커패시턴스(C) 값은 패턴의 형상과 크기 및 간격에 의해 결정된다.
따라서, 상기 전자기파 흡수구조(RAS:radar absorbing structure)의 전자기파 흡수성능과 관계된 입력 임피던스와 공진 주파수는 위 수학식 3와 수학식 4를 참조할 때, 상기 주기패턴층(30) 재료의 전기전도도와 형상, 크기, 간격 및 상기 유전층(10)의 두께에 의해서 결정되고, 또 조정할 수도 있게 된다.
마찬가지로, 본 발명의 제1 실시예에 따른 풍력 터빈 블레이드의 상기 주기패턴층(30)은 상기 전자기파의 운용 주파수 대역에 따라 재료의 전기전도도와 패턴의 형상이나 크기 및 간격이 조절되는 것을 기술적 특징으로 한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 레이더의 신호 간섭을 최소화하는 풍력 터빈 블레이드는 도 5에서 나타낸 바와 같다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 풍력 터빈 블레이드(1)는 유전층(10)과 반사층(20), 코어층(40)은 물론, 날개보(2)를 포함하고, 임피던스 조절을 위한 상기 주기패턴등(30)은 상기 유전층(10)의 최외각 상기 전자기파의 입사면에 삽입, 구성된다.
상기 풍력 터빈 블레이드(1)의 스킨 부분인 상기 유전층(10)은 유리섬유 복합재 직물로 이루어져 상기 전자기파 흡수체의 스페이서(spacer)로써의 역할을 하며, 상기 반사층(20)은 탄소섬유 복합재 직물로 이루어져 상기 주기패턴층(30)과 유전층(10)을 통해 입사되는 상기 전자기파를 반사시키게 된다.
여기서, 상기 주기팬턴층(30)은 상기 풍력 터빈 블레이드(1)의 스킨 부분인 유전층(10)의 최외각 전자기파 입사면에 형성되며, 상기 주기패턴층(30)과 유전층(10) 및 반사층(20)으로 구성된 상기 풍력 터빈 블레이드(1)의 스킨 부분에 해당하는 입력 임피던스는 전자기파 흡수주파수 대역에서 자유공간 임피던스(377Ω)가 되도록 설계된다.
이때, 사용자는 상기 주기패턴층(30) 재료의 전기전도도와 형상, 크기, 간격 및 상기 유전층(10)의 두께에 따라 상기 전자기파의 흡수성능과 관계된 입력 임피던스와 공진 주파수를 조절할 수 있다.
도 6에서처럼 상기 주기패턴층(30)은 스크린 프린팅을 통해 다양한 모양의 패턴 즉, 상기 단위격자(31)의 형상이나 크기 및 간격을 다양하게 형성할 수 있다. 예를 들면, 경화된 유리섬유 및 에폭시 복합재료 시트에 스크린 프린팅 한 형태를 들 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 상기 주기패턴층(30)의 재료는 전도성 재료의 함량에 따라 전기전도도를 조절할 수 있는 전도성 고분자 기반의 전도성 페이스트로 이루어진다. 이와 같은 전도성 페이스트의 경우, 전기전도도에 따라 상기 주기패턴층(30)의 저항값을 조절하는 것이 가능한 기술적 특징을 발휘한다.
한 가지 예로, PEDOT:PSS 전도성 고분자와 수용성 우레탄 바인더를 80:20의 비율로 혼합하고, 전기적 기계적 물성을 향상시키기 위한 다양한 이차 첨가물인 커플링제(coupling agent), 전기전도도 향상제(conductivity enhancer), 증점제(thickening agent)를 각각 0.5 중량%, 9 중량%, 7중량% 첨가하여 3000 S/m의 전기전도도를 갖는 전도성 페이스트를 이용하는 형태를 들 수 있다.
상기 전도성 재료는 혼합 비율에 따라 수십에서 수천 S/m의 다양한 전기전도도를 갖는 전도성 페이스트를 만들 수 있으며, 본 발명 또한 상기한 실시예 이외의 다양한 전도성 고분자 재료를 사용할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 풍력 터빈 블레이드의 상기 전자기파의 운용 주파수 대역은 특별히 X 밴드(8.2~12.4㎓), 평균 10㎓에서 상기 전자기파 신호의 반사를 줄일 수 있도록 설계할 수 있다.
상기 주기패턴층(30)을 갖는 상기 전자기파 흡수구조(RAS:radar absorbing structure)에 대한 구체적인 실시 형태를 들면 아래와 같다.
상기 주기패턴층(30)의 단위격자(31) 형상은 정사각형이고, 패턴의 크기(a)(b)는 5.0㎜, 패턴의 간격(c)은 2.0㎜, 패턴의 두께는 0.002㎜이며, 재료의 전기전도도는 3000 S/m로 하고, 상기 유전층(10)의 두께는 3.0㎜로 10㎓의 주파수에서 입력 임피던스가 자유공간 임피던스와 매칭 되도록 하는 형태를 들 수 있다.
도 7의 그래프를 통해 확인할 수 있는 것처럼 상기 주기패턴층(30)을 갖는 상기 전자기파 흡수구조(RAS:radar absorbing structure)의 반사손실 즉, 전자기파 흡수특성은 공진 주파수(resonance frequency)의 경우, 10.0㎓이고, 공진점에서의 최대 반사손실(reflection loss)은 -42㏈이며, X 밴드인 8.2~12.4㎓의 대역에서 레이더에 의해 입사되는 전자기파의 90% (-10㏈) 이상을 흡수한다.
본 발명의 실시예에 따른 풍력 터빈 블레이드는 도 8에서 나타낸 유전층(10)으로만 구성된 단일 구조 이외에 상기 유전층(10)과 함께 코어층(40)이 함께 구성된 복합 구조로도 실시될 수 있다.
여기서도, 상기 전자기파의 반사율을 최소화하기 위해 상기 주기패턴층(30)과 함께 상기 반사층(20)을 함께 이용한다.
도 8은 단일 구조로 유리섬유 복합재 직물로 이루어진 유전층(10)의 최외각 상기 전자기파 입사면 부분에 상기 주기패턴층(30)을 적용하고, 상기 유전층(10)의 이면에 입사된 상기 전자기파를 반사하는 탄소섬유 복합재 직물로 이루어진 반사층(20)을 구성하여 전자기파 흡수특성을 구현한다.
도 9는 복합 구조로 유리섬유 복합재 직물로 이루어진 상기 유전층(10)의 최외각 상기 전자기파 입사면 부분에 상기 주기패턴층(30)을 적용하고, 상기 유전층(10)과 상기 코어층(40) 사이에 입사된 상기 전자기파를 반사하는 상기 반사층(20)을 형성하며, 상기 코어층(40) 이면에서 소정의 바닥층(50)을 형성한다.
이때, 상기 코어층(40)은 폼코어나 유리섬유 매트로 형성하고, 상기 바닥층(50)은 유리섬유 복합재 직물로 구성한다.
즉, 상기 유전층(10)과 맞닿은 상기 반사층(20)의 이면에 폼코어나 유리섬유 매트로 된 코어층(40)을 형성하고, 상기 코어층(40)의 이면에는 유리섬유 복합재 직물로 된 바닥층(50)을 형성하여 상기 주기패턴층(30)을 동일한 한 종류로 적용할 수 있도록 하는 데 기술적 특징이 있다.
본 발명의 실시예에 따른 풍력 터빈 블레이드는 상기 전자기파 흡수주파수 대역이 X 밴드(8.2 ~ 12.4 GHz)로, 전자기파 흡수구조를 구현하기 위한 상기 유전층(10) 스페이서가 얇게 형성될 수 있다.
따라서, 상기 전자기파 흡수구조(RAS:radar absorbing structure)는 상기 풍력 터빈 블레이드(1)의 스킨 부분의 얇은 유전층(10)만을 사용하기 때문에 두께가 일정하게 유지되고, 전체 풍력 터빈 블레이드(1) 영역에서 동일하게 설계된 한 종류의 상기 주기패턴층(30)을 상기 유전층(10)의 최외각 전자기파 입사면에 적용하는 것이 가능하게 된다.
도 10은 X 밴드(8.2 ~ 12.4 GHz) 10 GHz에서 상기 전자기파 흡수특성을 갖도록 설계된 상기 주기패턴층(30)에 대한 스크린 프린팅 공정의 실시 예를 나타내는 것이다.
경화된 얇은 유리섬유 및 에폭시 복합재료 시트에 3000S/m의 전기전도도를 갖는 전도성 페이스트와 금속 마스크, 코팅 장비를 이용해서 정사각형 패치를 갖는 상기 주기패턴층(30)을 설계할 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 터빈 블레이드의 제작 공정을 도시한 도면이다. 레이더 신호 간섭이 최소화된 상기 풍력 터빈 블레이드(1)의 성능을 검증하기 위해 44m 길이의 3MW 풍력 터빈 블레이드(1)의 루트 부분으로부터 34m 지점의 형상을 갖은 0.6m 높이의 풍력 터빈 블레이드(1) 섹션을 제작하였다.
제작된 상기 주기패턴층(30)과 유리섬유 복합재 직물의 유전층(10), 탄소섬유 복합 직물의 반사층(20), 폼코어와 유리섬유 매트의 코어층(40), 유리섬유 복합재 직물 바닥층(50)을 순서대로 적층하고, 경화제가 포함된 에폭시 수지를 수지충전(RTM:resin transfer moulding) 공정을 통해 만든다.
다음으로 제작된 루트(Pressure) 부분과 섹션(Suction) 부분을 결합하여 상기 전자기파 신호의 반사율이 최소화되는 풍력 터빈 블레이드를 완성한다.
도 12는 기존의 일반적인 풍력 터빈 블레이드와 본 발명의 실시예에 따른 풍력 터빈 블레이드 간의 X 밴드(8.2 ~ 12.4 GHz) 10GHz에서 모노스태틱 레이더 (monostatic radar)에 의한 레이더 반사면적을 도시한 그래프이다.
전반적으로 기존의 일반적인 풍력 터빈 블레이드와 비교해서, 본 발명의 실시예에 따른 풍력 터빈 블레이드의 레이더 반사면적이 감소 됨을 알 수 있다.
또한, 상기 풍력 터빈 블레이드(1)의 앞전(leading edge)과 뒷전(trailing edge) 주변을 제외한 부분에서 레이더 반사 면적이 90 % 이상 감소 됨을 확인할 수 있다. 특히 가장 큰 레이더 반사면적을 갖는 앞전과 뒷전 각각 80°와 280°에서는 상기 레이더 반사 면적이 각각 99%와 97% 감소하는 효과를 보인다.
이것은 본 발명의 실시예에 따른 상기 주기패턴층(30)을 갖는 상기 풍력 터빈 블레이드(1)가 입사되는 상기 전자기파를 효과적으로 흡수하며, 레이더와 안테나 시스템과의 신호 왜곡이나 신호 간섭을 줄인다는 사실을 의미한다.
상기에서는 본 발명에 따른 풍력 터빈 블레이드에 대한 이해를 돕기 위해 구체적인 실시예를 들어 설명하였지만, 이러한 구체적인 실시예로부터 본 발명의 기술사상이 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명으로부터 통상의 지식을 가진 자가 변경 또는 변형 가능한 정도까지 아울러 본 발명의 범주에 속하는 것으로 이해하여야 할 것이다.
1 : 풍력 터빈 블레이드 2 : 날개보
10: 유전층 20: 반사층
30: 주기패턴층 31: 단위격자
40: 코어층 50: 바닥층

Claims (7)

  1. 전자기파 흡수체인 스페이서(spacer) 역할을 하는 유전층(10)과, 입사되는 상기 전자기파를 반사하는 반사층(20)을 포함하는 풍력 터빈 블레이드에 있어서,
    상기 유전층(10)의 최외각 상기 전자기파 입사면에 형성되고, 운용 주파수 대역에서 상기 풍력 터빈 블레이드의 특성 임피던스가 공기 중의 자유공간 임피던스와 매칭되게 구비된 주기패턴층(30)을 포함하여 상기 운용 주파수 대역에서 전자기파의 반사 신호를 줄이며, 상기 유전층(10)과 맞닿은 상기 반사층(20)의 이면에 폼코어나 유리섬유 매트로 된 코어층(40)을 형성하고, 상기 코어층(40)의 이면에는 유리섬유 복합재 직물로 된 바닥층(50)을 형성하여 상기 주기패턴층(30)을 동일한 한 종류로 적용할 수 있는 것을 특징으로 하는 전자기파 흡수 풍력 터빈 블레이드.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 주기패턴층(30)은 상기 전자기파의 운용 주파수 대역에 따라 재료의 전기전도도와 패턴의 형상이나 크기 및 간격이 조절되는 것을 특징으로 하는 전자기파 흡수 풍력 터빈 블레이드.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 주기패턴층(30)은 경화된 유리섬유 및 에폭시 복합재료 시트에 스크린 프린팅 한 것을 특징으로 하는 전자기파 흡수 풍력 터빈 블레이드.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 주기패턴층(30)은 전도성 고분자를 기반으로 하는 전도성 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자기파 흡수 풍력 터빈 블레이드.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 주기패턴층(30)은 상기 전도성 재료의 전기전도도에 따라 저항값이 조절되는 것을 특징으로 하는 전자기파 흡수 풍력 터빈 블레이드.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 전자기파의 운용 주파수 대역은 X 밴드인 것을 특징으로 하는 전자기파 흡수 풍력 터빈 블레이드.
  7. 삭제
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